En 1571, après des années de rivalités civiles, le château était aux mains des partisans de la reine Marie (dont le secrétaire Grange), opposés au nouveau régent, le comte de Lennox (qui soutenait le jeune roi Jacques VI). Le siège qui s'ensuivit dura deux ans et est entré dans l'histoire sous le nom de « Lang Sienge ».

En mai 1571, le siège de la ville dura un mois, suivi d'un autre en octobre. Pendant ce temps, le comte sollicita l'aide militaire d'Élisabeth Ire, tandis que Grange fortifiait le château et cherchait du soutien auprès de la France. Élisabeth accepta seulement d'envoyer des ambassadeurs qui négocièrent avec succès une trêve en juillet 1572. Grange fut alors confiné au château et la ville se rendit au comte.

Le 1er janvier 1573, la trêve expira et Grange commença à bombarder Édimbourg depuis le château. Il disposait de 40 canons, mais seulement de 9 artilleurs, avec peu de poudre et de munitions. Les forces du roi, désormais commandées par un nouveau régent, le comte de Morton, préparèrent le siège. Elles se retranchèrent autour du château et empoisonnèrent la source de Sainte-Marguerite.

En février de la même année, Grange commençait à manquer d'eau dans le château, mais continuait de bombarder la ville. Plusieurs habitants d'Édimbourg furent tués et Grange devint impopulaire auprès de la population. La colère s'aggrava lorsque Grange envoya ses hommes en ville pour se ravitailler, incendiant une centaine de maisons et tuant de nombreux civils.

En avril, Sir William Drury mena 1 000 soldats anglais à Édimbourg, appuyés par 27 canons venus de Berwick-upon-Tweed. Une batterie fut installée sur Castle Hill pour attaquer le mur est, ainsi que cinq autres batteries au nord, au sud et à l'ouest.

Les premiers coups de feu furent tirés le 17 mai et, le 23, le château avait reçu près de 3 000 boulets. La tour de David et la tour du connétable étaient détruites. Les débris des deux tours bloquaient l'entrée du château et isolaient les fortifications extérieures, qui furent prises par les Anglais le 26 mai. Grange décréta un cessez-le-feu pendant les négociations de sa reddition ; il tenta de gagner du temps, mais ses hommes menacèrent de se mutiner et il se rendit aux Anglais le 28 mai. La garnison fut libérée, mais Grange et son frère, ainsi que deux joailliers qui avaient frappé de la monnaie au nom de la reine Marie à l'intérieur du château, furent pendus à la croix du marché le 3 août 1573.